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Aymen JMAL
du grade de Docteur de Nationale Supérieure des Mines de Nantes sniversité Nantes Angers Le MansÉcole doctorale :
SPIGA (489)
Discipline :
Génie des procédés
Spécialité :
Intelligence Artificielle
Unité de recherche : Laboratoire Matériaux et Composites BoisSoutenue le
19-02-2013
Thèse N° :
2013EMNA0075
Représentation des connaissances scientifiques en Application à la valorisation des produits à base de bois en fin de vie JURYRapporteurs : M. André Tricot-Le Mirail
M. Claude PARAPONARIS-Est
Examinateur : M. Jordi CABOT, HDR, École des Mines de Nantes Directeur de thèse : M. Mark IRLE, Directeur de recherche, École Supérieure du Bois Co-encadrants : M. Amadou NDIAYE, Ingénieur de recherche, INRA de Bordeaux M. Franck MICHAUD, Docteur, École Supérieure du Bois1 A mes t
2 Remerciements
Je tiens à remercier tout particulièrement pour sa confiance et pour son aide mon directeur de thèse, Monsieur Mark IRLE, Directeur de Recherche àme faire bénéficier de ses connaissances et de son expérience tout en m"accordant une certaine
liberté d"évolution. Mes remerciements vont également à Amadou NDIAYE Ingénieur de Recherche INRA à k MICHAUD Enseigant- chercheur e les Merci à Monsieur André T -Mirail et àMonsieur -Est Marne-la-Vallée qui
Je tiens à témoigner de ma profonde reconnaissance à Monsieur Jordi Cabot, Maître Assistant
Merci à tous les membres du projet TeamBOIS. Les réunions de projet ont été pour moi des changes de points de vue, qui ont largement permis de nourrir nt contribué au bon déroulement de cet épisode de ma vie3 Résumé et mots-clés des
produits récupérés à base de bois (PRBB) vers les acteurs de la filière bois. La question de
recherche est: Comment transférer les connaissances scientifiques (recueil et représentation des connaissances et média de transmission) sur la valorisation des PRBB pour qu"elles puissent être assimilées et utilisées par les acteurs de la filière bois ? Le recueil des connaissances a combiné des séances d"interview de spécialistes (chercheurs séniors) de la valorisation des produits à base de bois cientifiques ou rapports techniques conseillés par les mêmes spécialistes. Lesentretiens ont été réalisés suivant un canevas guidé par la structure habituelle des publications
scientifiques (données initiales, problème, hypothèses, tests, résultats, interprétation et
conclusion).Les connaissances recueillies ont été reformulées afin de faciliter leur transfert vers les acteurs
de la filière bois : les concepts pertinents, relations d"influence entre les concepts et résultats
scientifiques ont été respectivement représentés via des cartes conceptuelles, des graphes
d"influence, et des fiches de connaissances. Un modèle canonique de cartes conceptuelles aété proposé afin de permettre une représentation homogène des concepts. Ce modèle est un
arbre sémantique qui décrit un concept (la racine) suivant trois axes ontologiques : taxonomie,
méréologie et du domaine. Un format de fiche de connaissance a été prédéfini suivant sept
ots clés, voir aussi (fiches sémantiquement connexes) et références bibliographiques. traitées comme suit :La transmission a été proposée via un livre électronique (hypermédia) de connaissances construit de façon spécifique. Les connaissances représentées ont été reliées via trois -carte, concept-fiche, fiche-fiche).
(absorption) a été prise en compte via la reformulation des connaissances et une représentation graphique des connaissances suivant une carte conceptuellecanonique et un format prédéfini de fiches. La reformulation a été guidée par des entités
pertinentes du domaine des industriels et le typage des connaissances. des connaissances transférées a été renforcée par la représentation des leviers d"action sur les concepts du domaine sous forme de graphes d"influence.Les performances de transfert à partir du livre ont été évaluées sur un échantillon de 70
apprentis du domaine. Trois critères ont été retenus : le degré de compréhension du contenu
et sa désorientation. ontré que la forme canonique développée est intuitive ; et, tout comme la navigation dans le livre, n"occasionne pas de désorientation ou surcharge cognitive deLes résultat
proposée pour le transfert de connaissances scientifiques vers des professionnels.Mots-clés :
Transfert de connaissances, connaissance scientifique, recueil de connaissances, représentation de connaissances, carte conceptuelle, fiche de connaissances, livre de connaissances, valorisation des produits récupérés à base de bois4 Abstract and Keywords The work of this thesis focuses on the transfer of scientific knowledge on recovered wood valorization to the actors of the wood sector. The research question is: how to transfer scientific knowledge (collection and knowledge representation and transmission
medium) so that they may assimilate and use by the actors of the wood sector? Knowledge was first collected through interviews with specialists in the re-use of recovered wood and combined with knowledge from scientific publications and technical reports recommended by the same specialists. The interviews were conducted following a framework guided by the usual structure of scientific publications (initial data, problem, hypotheses, tests, results, interpretation and conclusion). The collected knowledge was then reformulated to facilitate its transfer to practioners in the wood sector. The relevant concepts, the influences between concepts and relevant scientific results were respectively represented via concept maps, influence graphs, and knowledge sheets. A canonical model of concept maps is proposed to enable a homogeneous representation of concepts. This model is a semantic tree, which describes a concept (the root) through three ontological axes: taxonomy, mereology/mironimy and domain. A standard knowledge sheet is defined which contains seven information fields: title, illustration, explanation, author of the sheet, keywords, see also (semantically related sheets) and references. Transmission, assimilation and potential utilization of knowledge transfer were treated as follows: The transmission is proposed via a specifically designed electronic (hypermedia) knowledge-book. The represented knowledge is connected via three kinds of hyperlinks (concept-map, concept-sheet, sheet-sheet).The assimilation (absorption) has been taken into account through the reformulation of knowledge and a graphical representation of knowledge following a canonical concept map and sheets with a predefined format. The reformulation has been guided by the relevant entities in the field of industrial and the typing of knowledge.
The potential use of the transferred knowledge is facilitated by the representation of the action levers on the domain concepts in the form of influence graphs.
The efficiency of knowledge transfer via the knowledge-book has been evaluated on a sample of 70 wood science and technology students. Three criteria were estimated: the degree of understanding of the book content, the cognitive load of the user during use of the knowledge-book and the disorientation it caused. The experience has shown that the developed canonical form is intuitive and, like navigation in the book, does not cause disorientation or cognitive overload to the user. This promotes the assimilation and the use of the knowledge-book content. The obtained results indicate that the representation of relevant knowledge in a knowledge-book should facilitate for the transfer of scientific knowledge to professionals in the wood sector.Key-words:
Knowledge transfer, scientific knowledge, knowledge collection, knowledge representation, concept map, knowledge sheet, electronic knowledge book, recovered wood re-use 56 Table des matières Remerciements ........................................................................................................................... 2
Résumé et mots-clés ................................................................................................................... 3
Table des matières ...................................................................................................................... 6
Liste des tableaux ....................................................................................................................... 9
Liste des figures ....................................................................................................................... 10
Liste des annexes ...................................................................................................................... 12
Introduction générale ............................................................................................................. 13
Première partie : Étude bibliographique ............................................................................. 19
Chapitre 1 : Transfert de connaissances ................................................................................... 20
1. Introduction .................................................................................................................. 20
2. Connaissance ................................................................................................................ 20
2.1. Définition ............................................................................................................. 20
2.2. Typologie des connaissances ............................................................................... 21
2.2.1. Connaissance explicite ................................................................................. 21
2.2.2. Connaisssance tacite ..................................................................................... 21
2.2.3. Connaissance déclarative ............................................................................. 21
2.2.4. Connaissance procédurale ............................................................................ 22
2.3. Connaissance scientifique .................................................................................... 22
3. Transfert des connaissances ......................................................................................... 23
3.1. Transmission de connaissances ............................................................................ 24
3.2. Assimilation de connaissances ............................................................................. 24
3.3. Utilisation de connaissances ................................................................................. 25
4. Acquisition des connaissances ..................................................................................... 26
4.1. Principales méthodes de gestion de connaissances .............................................. 26
4.2. ............................................................... 27
4.3. Recueil des connaissances .................................................................................... 27
4.3.1. .............................................................................. 27
4.3.2. Techniques de modélisation des connaissances ........................................... 28
4.3.3. ............................................................................ 28
4.4. Analyse et modélisation des connaissances ......................................................... 28
4.4.1. Modèles de connaissances, formalismes usuels au sens de Milton (2007) .. 29
4.4.1.1. Arbre ......................................................................................................... 29
4.4.1.2. Carte ......................................................................................................... 31
4.4.1.3. Frame ........................................................................................................ 31
4.4.1.4. Matrice ..................................................................................................... 32
4.4.1.5. Page de connaissances .............................................................................. 33
4.4.1.6. Ligne du temps ......................................................................................... 33
4.4.2. -étapes ......................... 33
5. Représentation des connaissances en vue de leur transfert .......................................... 34
5.1. Carte conceptuelle ................................................................................................ 35
7 6. Ontologies et représentation des connaissances ........................................................... 36
6.1. Définition générale de l"ontologie ........................................................................ 36
6.2. Ontologies fondationnelles ................................................................................... 37
6.2.1. Généralités sur les ontologies fondationnelles ............................................. 37
6.2.2. DOLCE ......................................................................................................... 37
6.3. Relations ontologiques ......................................................................................... 39
6.3.1. Modélisation de la spécialisation : la relation est-un ................................... 39
6.3.2. Modélisation de la composition : Méréologie .............................................. 41
6.3.2.1. Taxonomie de relations partie-tout de Keet et Artale (2008) ................... 43
6.3.2.2. Propriétés algébriques des relations partie-de .......................................... 45
6.3.3. Les relations sémantiques du domaine ......................................................... 46
7. Charge cognitive .......................................................................................................... 46
7.1. Types de la charge cognitive ................................................................................ 47
7.1.1. Charge cognitive extrinsèque pertinente ...................................................... 47
7.1.2. Charge cognitive extrinsèque inutile ............................................................ 47
7.1.3. Charge cognitive intrinsèque ........................................................................ 47
7.2. Mesure de la charge cognitive .............................................................................. 48
8. Désorientation .............................................................................................................. 48
9. Conclusion .................................................................................................................... 49
Deuxième partie : Acquisition et représentation des connaissances scientifiques ........... 51Chapitre 2 : Acquisition et représentation des connaissances scientifiques ............................. 52
1. Introduction .................................................................................................................. 52
2. Acquisition des connaissances scientifiques sur la valorisation des PRBB ................. 52
2.1. Le repérage des connaissances pertinentes .......................................................... 52
2.1.1. Processus de valorisation des PRBB ............................................................ 53
2.1.2. Les connaissances pertinentes sur la valorisation des PRBB ....................... 55
2.2. Recueil et modélisation des connaissances scientifiques ..................................... 56
2.2.1. Le recueil des connaissances scientifiques ................................................... 56
2.2.2. Modélisation des connaissances scientifiques .............................................. 57
2.2.2.1. Modélisation des concepts ....................................................................... 58
2.2.2.2. Modélisation des Procédés ....................................................................... 60
2.2.2.3. Modélisation des résultats ........................................................................ 61
2.2.3. Validation de la justesse de la modélisation des connaissances recueillies . 62
3. Représentation des connaissances scientifiques sur les PRBB .................................... 62
3.1. Modèle canonique de cartes conceptuelles .......................................................... 62
3.2. Fiches de connaissances ....................................................................................... 66
3.3. ...................................................................................... 68
4. Conclusion .................................................................................................................... 69
8 Troisième partie : Transfert des connaissances scientifiques ............................................ 71
Chapitre 3 : Transfert des connaissances scientifiques sur la valorisation des PRBB ............. 721. Introduction .................................................................................................................. 72
2. Démarche de transfert des connaissances scientifique sur la valorisation des PRBB
vers les acteurs de la filière .................................................................................................. 72
2.1. Transmission des connaissances scientifiques ..................................................... 72
2.1.1. Livre électronique de connaissances sur la valorisation des PRBB ............. 73
2.2. Assimilation des connaissances scientifiques ...................................................... 80
2.2.1. Charge cognitive .......................................................................................... 80
2.2.2. Désorientation .............................................................................................. 81
2.3. Utilisation des connaissances scientifiques .......................................................... 82
3. Évaluation des performances de transfert .................................................................... 83
3.1. Participants ........................................................................................................... 83
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